Химики придумали высокоплотную память из обычного графита

В погоне за новыми типами электронной памяти учёные нередко обращаются к экзотическим материалам — углеродным нанотрубкам, графену, полимерам, белкам и так далее. А оказывается, что колоссальный потенциал скрыт в куда более доступном и простом в обработке графите. О построении экспериментальной ячейки сообщают профессор Джеймс Тур (James Tour), Александр Синицкий и их коллеги из университета Райса (Rice University).

Новая ячейка памяти под сканирующим электронным микроскопом (фото James Tour).

Ячейка состоит из тонкого графитового листа, размещённого на подложке между двумя электродами. Внешне принцип работы её выглядит просто. Когда определённое напряжение подаётся на контакты, поперёк полоски графита пробегает трещина.

Наличие или отсутствие трещины (это и будут нули и единицы) можно считать с помощью более низкого напряжения. Ну а подача более высокого напряжения заглаживает трещину, стирая бит. При этом значения напряжений у графитной ячейки ниже, чем рабочие напряжения во флэшках, а скорость записи и считывания — сопоставима.

Тур говорит, что не знает точного механизма, который работает во всех этих процессах. Но учёный подозревает, что дело тут заключено во взаимодействии графита и кремниевой подложки, которое в присутствии напряжения формирует нитевидные структуры в толще углерода.

Та же ячейка, что и на фото под заголовком, но с записанным битом, отражённым в виде трещины поперёк микроскопического листа графита (фото James Tour).

В отличие от обычной оперативной памяти, графитовые ячейки не требуют никакого питания во время хранения данных, а в отличие от флеш-памяти — не деградируют со временем. При этом графитные пластинки можно наносить на поверхность чипа с применением обычного процесса осаждения (в отличие от нанотрубок). Плоский дизайн ячейки позволяет построить такой чип со множеством тончайших изолированных слоёв, что может привести к появлению памяти высокой плотности — на порядок большей, чем у флэшек.

Тур полагает, что та же технология может быть расширена и за пределы собственно памяти. Например, из графита можно попробовать строить программируемые вентильные матрицы. А вообще, графитовые ячейки могут стать одним из ключей к прорыву микросхем в третье измерение — они хорошо подходят для создания высокоплотных многослойных чипов, лучше, чем кремний — утверждает американский учёный. И хотя от лабораторных прототипов до конвейерных изделий может пройти ещё несколько лет, эти опыты — важный шаг вперёд в развитии электроники.